ALAT ALAT OPTIK

ALAT-ALAT OPTIK

                                                    Karya : Nia Nor Ikhsani  

SK : Mendeskripsikan alat-alat optic dan penerapannya dalam kehidupan sehari- hari.   

1.      MATA 
      A. Bagian-Bagian Mata

Diagram anatomi mata manusia

Diagram mata manusia ditunjukkan pada Gambar disamping. bagian depan mata memiliki  lengkung yang lebih tajam yang dilapisi oleh selaput bening  yang disebut kornea. Di belakang kornea terdapat cairan (aqueous humor) yang berfungsi membiaskan cahaya yang masuk kedalam mata. Lebih kedalam lagi terdapat lensa yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa ini disebut lensa kristalin atau lensa mata. Lensa mata berfungsi untuk mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa.

Di depan lensa mata terdapat selaput yang membentuk suatu celah lingkaran. Selaput ini disebut iris dan berfungsi memberi warna pada mata. Karena itulah, ada orang yang bermata biru atau bermata coklat. Celah lingkaran yang dibentuk oleh iris disebut pupil. Lebar pupil diatur oleh iris sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai mata .

Ditempat yang agak gelap (intensitas cahaya kecil) pupil membesar supaya lebih banyak cahaya masuk kemata. Ditempat yang sangat terang (intensitas cahaya besar) pupil mengecil supaya lebih sedikit cahaya yang masuk kemata, sehingga mata tidak silau.  

Cahaya yang masuk kemata difokuskan oleh lensa mata ke permukaan belakang mata, yang disebut selaput jala atau retina. Disini retina berfungsi sebagai layar untuk menangkap bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa mata. Lensa mata adalah lensa cembung dan benda yang dilihat terletak didepan 2F. Kamu telah mengetahui bahwa bayangan akan terbentuk dibelakang lensa antara F dan 2F, dan bayangan ini adalah bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil (gambar 7.2). supaya bayangan terlihat jelas, bayangan harus terbentuk pada retina tepat di bintik kuning. Bintik kuning adalah bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Pada bintik kuning terdapat berjuta-juta sel yang sangat peka cahaya, yang disebut sel batang dan sel kerucut. Ketika dirangsang oleh cahaya, sel-sel ini mengirim sinyal-sinyal melalui saraf optic menuju ke otak. Otak lah yang menerjemahkan bayangan, sehingga kamu melihat bayangan tersebut tegak dan tidak terbalik seperti yang ditangkap oleh retina.

Gambar 7.2. bayangan yang ditangkap oleh retina adalah nyata, terbalik dan diperkecil

 B.  Apa yang dimaksud dengan daya akomodasi mata? 

Mata dapat melihat dengan jelas jika letak benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu diantara titik dekat mata (punctum proximum) dan titik jauh mata (punctum remotum). supaya bayangan dilihat jelas oleh mata, bayangan harus jatuh tepat di retina. Jarak antara lensa mata dan retina atau jarak bayangan (s’) selalu tetap. Jarak benda (s) yang dilihat oleh mata dapat berubah ubah diantara titik dekat mata dan titik jauh mata (dalam jangkauan penglihatan).

Dari rumus lensa kamu mengetahui bahwa ketiga variabel , yaitu jarak benda s, jarak bayangan s’, dan jarak  f saling berkaitan. Pada lensa mata, jarak bayangan s’ selalu tetap, sedangkan jarak benda s senantiasa berubah-ubah, bergantung pada jarak benda yang dilihat. Supaya bayangan yang ditangkap retina jelas, jarak focus lensa mata, f  harus dapat diubah-ubah. Bagaimana cara mengubah-ubah jarak focus lensa mata?

Jarak focus lensa mata dapat diubah-ubah dengan cara mengubah-ubah kelengkungan lensa mata. Ini dilakukan oleh  otot siliar. Ketika mata melihat benda yang dekat, otot-otot siliar menegang, sehingga lensa mata lebih cembung (gambar 7.4a), atau jarak focus lensa mata lebih kecil dan bayangan jatuh tepat di retina. Ketika melihat benda yang jauh, otot siliar mengendur (relaks), sehingga lensa mata lebih pipih (gambar 7.4b) dan jarak focus lebih besar, dan bayangan jatuh tepat di retina. Daya untuk membuat lensa mata lebih cembung tau lebih pipih sesuai dengan jarak benda yang dilihat mata agar bayangan jatuh tepat diretina disebut dengan daya akomodasi mata.   

Gambar 7.4 (a) Ketika melihat benda yang dekat, lensa mata menjadi lebih cembung (jarak focus lebih kecil) dan bayangan jatuh tepat di retina. (b) Ketika melihat benda yang jauh, lensa mata menjadi lebih pipih (jarak focus lebih besar) dan bayangan jatuh tepat di retina.

                

                 Titik dekat mata atau punctum proximum adalah titik terdekat yang dapat dilihat jelas oleh mata dengan mata berakomodasi maksimum. Sedangkan titik jauh mata atau punctum remotum adalah titik terjauh yang dapat dilihat jelas oleh mta dengan mata tidak berakomodasi. 

C.    Cacat Mata dan Cara Menanganggulanginya. 

Mata normal (emetropi) dapat melihat dengan jelas benda-benda pada jarak paling dekat 25 cm didepannya dengan mata berakomodasi maksimum dan dapat melihat benda yang sangat jauh di depannya (pada jarak tak berhingga) dengan mata yang tidak berakomodasi. Dengan kata lain, mata normal memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh  (  dibaca tak berhingga)

Mata yang jangkauan penglihatannya tidak terletak diantara titik dekat 25 cm dan titik jauh   disebut cacat mata atau aberasi. Cacat mata dapat diatasi dengan memakai kaca mata, lensa kontak, atau melalui operasi. 

1.      Rabun jauh (miopi)

Gambar 7.5 Rabun juah

Penderita rabun jauh dapat melihat benda-benda yang dekat, tetapi tidak dapat melihat benda-benda yang jauh dengan jelas. Pada mata rabun jauh berkas cahaya sejajar akan difokuskan didepan retina, sehingga bayangan yang terjadi kabur  (gambar 7.5a). supaya bisa melihat benda jauh dengan jelas, diperlukan lensa yang menyebarkan cahaya sebelum cahaya masuk ke mata, sehingga berkas cahaya sejajar difokuskan tepat diretina (gambar 7.5b). kamu telah mengetahui bahwa jenis lensa yang menyebarkan cahaya (divergen) adalah lensa cekung atau lensa negative.  

  

Contoh Lensa kacamata rabun jauh

Seorang penderita rabun jauh memiliki titik jauh 200 cm. ia ingin melihat benda yang sangat jauh (pada jarak tak berhingga) dengan jelas. Berapa jarak focus dan kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan?

Jawab :

Penderita rabun jauh melihat benda-benda yang sangat jauh pada jarak tak berhingga. Ini berarti jarak benda s = ∞. Agar dapat melihat benda jauh dengan jelas maka lensa kacamata yang dipakai harus menghasilkan bayangan di depan lensa pada jarak titik jauh penderita rabun jauh. Kamu telah mengetahui bahwa bayangan yang terbentuk di depan lensa adalah bayangan maya, sehingga jarak bayangannya s’ bertanda negative.

S’ = - (titik jauh penderita rabun jauh)

dari soal diketahui s’ = - 200 cm

jarak focus lensa f dihitung dengan rumus lensa :

 +  =   ;   +   =  

0 +  =   ; f = - 200 cm.

Kekuatan lensa P dihitung dengan persamaan :

P =   dengan f = -200 cm = -2 m

P =   dioptri =   dioptric

tanda negative pada jarak focus f dan kekuatan lensa P menunjukkan bahwa lensa kacamata yang digunkan untuk mengoreksi penderita rabun juah adalah lensa cekung atau lensa negative.

 

2. Rabun dekat (hipermetropi)

Gambar 7.9 Rabun dekat

Penderita rabun dekat dapat melihat benda-benda yang jauh, tetapi tidak dapat melihat benda-benda yang dekat dengan jelas. Pada mata rabun dekat, berkas cahaya dari benda dekat difokuskan dibelakang retina (gambar 7.9a) sehingga bayangan yang terjadi kabur. Agar bisa melihat benda dekat dengan jelas diperlukan lensa yang menguncupkan berkas cahaya sebelum cahaya masuk ke mata, sehingga berkas cahaya dari benda dekat difokuskan tepat di retina (gambar 7.9b). kamu telah mengetahui bahwa jenis lensa yang menguncupkan cahaya adalah lensa cembung atau lensa positif.

Contoh Lensa kacamata rabun dekat

Seorang penderita rabun dekat memiliki titik dekat 50 cm, ia ingin membaca pada jarak baca normal (25 cm). berapa jarak focus dan kekuatan lensa yang harus dipakai?

Jawab :

Penderita rabun dekat membaca pada jarak baca 25 cm. ini berarti jarak benda terhadap lensa s = 25 cm. agar dapat membaca pada jarak baca dengan jelas maka lensa kacamata yang dipakainya harus mengjasilkan bayangan di depan lensa pada jarak titik dekat penderita rabun jauh. Kamu telah mengetahui bahwa bayangan yang terbentuk di depan lensa adalah bayangan maya, sehingga jarak bayangan terhadap lensa lensa s’ bertanda negative.

S’ = - titik dekat penderita rabun dekat.

Dari soal deiketahui s’ = -50 cm

Jarak focus lensa f dihitung dengan rumus lensa :

 +  =  ;   +  =  

 =          =  ; f = 50 cm

Kekuatan lensa P dihitung dengan persamaan :

P =   dengan f = 50 cm = 0,5 m

    =   dioptri = 2 dioptri

Tanda positif pada jarak fokos f dan kekuatan lensa P menunjukkan bahwa lensa kacamata yang digunakan untuk mengoreksi penderita rabun dekat adalah lensa cembung atau lensa positif

3.     Mata tua (presbiopi)

Gambar 7.11 Jangkauan penglihatan mata presbiopi

Kamu telah mengetahui bahwa bagian mata yang berperan dalam daya akomodasi mata adalah otot-otot siliar. Anak muda memiliki otot-otot siliar yang fleksibel sehingga memiliki daya akomodasi kuat untuk menyesuaikan kecembungan lensa matanya terhadap jarak benda yang dilihat. Dengan bertambahnya usia, otot-otot siliar melemah (tidak fleksibel), sehingga daya akomodasi mata berkurang. Jadi mata tua (presbiopi) adalah cacat mata akibat berkurangnya daya akomodasi mata pada usia lanjut.

Akibat berkurangnya daya akomodasi mata, letak titik dekat (PP) maupun titik jauh (PR) mata presbiopi telah bergeser. Titik dekat presbiopi lebih besar dari 25 cm dan titik jauh presbiopi sama dengan jarak tertentu (misal 100 cm), seperti ditunjukkan pada gambar 7.11. penderita presbiopi tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas dan juga tidak dapat membaca dengan jelas pada jarak baca normal (25 cm) . oleh karena itu, penderita presbiopi dikoreksi dengan kacamata yang berfungsi rangkap, baik untuk melihat benda jauh maupun untuk melihat benda dekat.

 

      2. KAMERA

              Kamera dan mata memiliki kesamaan pada diagram sinar pembentukan bayangannya. Benda yang diamati oleh kamera dan mata terletak di depan lensa, di depan 2F2 (s > 2f), sdan bayangan dibentuk di belakang lensa, diantara F1 dan 2F1. Bayangan ini adalah bayangan nyata, terbalik dan diperkecil.     

 A. Bagian-bagian Kamera

Bagian utama sebuah kamera adalah sebuah kotak kedap cahaya. Pada bagian depan terdapat system lensa dan pada bagian belakang terdapat sebuah film peka yang berfungsi sebagai layar untuk menangkap bayangan yang dibentuk oleh lensa kamera. Bagian samping kotak kamera dihitamkan untuk menjaga supaya cahaya jangan dipantulkan pada film.

      B.   Menfokuskan kamera

Pembentukan bayangan dalam sebuah kamera

Tidak seperti lensa mata, jarak focus lensa kamera adalah tetap. Untuk menyesuaikan jarak benda s yang dapat berubah-ubah, jarak lensa terhadap film atau jarak bayangan s’ dapat diubah-ubah. Mengubah-ubah jarak lensa sesuai dengan jarak benda yang difoto agar tebentuk bayangan yang jelas pada film disebut memfokuskan kamera.

Pada kamera sederhana yang harganya murah jarak lensa tidak dapat diubah-ubah. Oleh karena itu, semua benda yang lebih dekat dari 2 m dapat difokuskan dengan tepat, dan potret yang dihasilkan jelas. Akan tetapi, untuk jarak benda yang lebih jauh dari 2m, bayangan yang dibentuk pada film akan kabur. Pada kamera yang lebih baik, jarak lensa dapat diubah-ubah dengan memutar-mutar sebuah cincin pemfokus.    

3.      LUP

Lup atau kaca pembesar adalah sebuah lensa cembung yang digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Kaca pembesar sering digunakan oleh tukang arloji untuk memeriksa bagian-bagian arloji. Tanpa menggunakan lup, bagian-bagian arloji tanpak terlalau kecil. Lup juga digunakan untuk membaca huruf atau angka yang sangat kecil.

Pada kaca pembesar, benda diletakkan antara 0 dan F, sehingga bayangan yang terbentuk di depan lensa bersifat maya, tegak dan diperkecil. Supaya benda dapat diamati dengan jelas, jarak lensa terhadap benda diatur sedemikian sehingga bayangan yang terbentuk di titik dekat pengamat (misalnya 25 cm dari lensa). Ini disebut pengamat menggunakan lup dengan mata berakomodasi maksimum. Jika pengamat ingin mengamati benda menggunakan lup dengan relaks, benda diletakkan tepat di titik focus lensa (titik F2), sehingga berkas sinar bias sejajar memasuki mata. Ini disebut pengamat menggunakan lup dengan mata tidak berakomodasi.

Dengan sebuah lensa seperti pada lup, perbesaran bayangan maksimum hanya 20 kali. Dengan perbesaran ini, kamu belum dapat melihat organisme renik, seperti bakteri atau virus. Untuk lebih meningkatkan perbesaran dapat digunakan 2 lensa. Cara inilah yang dilakukan pada mikroskop pertama, yang dibuat sekitar tahun 1590 oleh ahli pembuat alat-alat laboratorium, Zachrias Janssen (1580-1638) dari Belanda.    

Sebuah mikroskop disusun dari dua buah lensa cembung. Lensa cembung pertama yang dekat dengan benda disebut lensa objektif. Lensa cembung yang kedua dekat dengan mata pengamat disebut lensa okuler. Pada mikroskop, jarak focus lensa objektif lebih kecil dari pada jarak focus lensa okuler ( f ob < f ok)  

Benda yang diamati diletakkan di depan lensa objektif diantara Fob dan 2Fob, sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif I1 bersifat nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan I1 ini dipandang sebagai benda oleh lensa okuler. Supaya I1 diperbesar dan dapat dilihat langsung oleh mata pengamat (bayangan maya), I1 harus diletakan di depan lensa okuler diantara O dan Fok. Dengan demikian, lensa okuler berfungsi seperti lup, dan dihasilkan bayangan akhir  I2 yang terletak di depan lensa dan sifatnya maya, diperbesar, dan terbalik terhadap arah benda semula. Karena benda yang diletakkan dibawah mikroskop adalah benda-benda yang sangat kecil, seperti virus dan bakteri, bayangan akhir terbalik tidak menjadi persoalan.  

4.      TEROPONG

Teropong atau teleskop adalah alat optic yang digunakan untuk melihat benda-benda sangat jauh (misalnya bintang) agar tampak lebih dekat dan jelas. Ada 2 jenis teropong : yaitu teropong bias dan teropong pantul.

Pada tahun 1608 oleh ahli pembuat kaca asal belanda, Hans Lippersbey, teleskop dirakit. Setahun kemudian, ahli fisika dan perbintangan Italia, Galileo Galilei menjadi orang pertama yang menggunakan teropong optic untuk mengamati benda langit.

3.      PERISKOP

Sebuah periskop adalah teropong yang dipasang pada anjungan kapal selam. Kegunaan periskop adalah untuk mengintai kapal laut musuh atau melihat benda-benda diatas permuakaan laut sewaktu kapal selam sedang berada di bawah permukaan air.

Sebuah periskop terdiri atas sebuah lensa cembung objektif  L1, dua buah prisma siku-siku sama kaki (memiliki tiga sudut 45◦ , 45◦ , dan 90◦), dan sebuah lensa cembung okuler L2. Diagram sinar periskop ditunjukkan pada gambar disamping. Berkas cahaya yang berasal dari benda yang sedang diintai dibiaskan dahulu oleh lensa objektif L1, kemudian dipantulkan secara sempurna oleh kedua prisma siku-siku sama kaki P1 dan P2. Akhirnya berkas cahaya dibiaskan oleh lensa okuler L2 masuk ke mata pengamat.

Latihan Soal.

I.       Pilihan Ganda

Pilihlah jawaban yang tepat. Berikan alasan mengapa kamu memilih jawaban tersebut.

1.      Pembiasan cahaya dalam mata terjadi pada….

A.    Lensa mata

B.     Iris

C.     Kornea

D.    Kornea dan lensa mata

2.      Bagian mata yang mengatur banyak cahaya yang masuk kedalam mata adalah….

A.    Lensa                                 C. Pupil

B.     Kornea                              D. Otot siliar

3.      Bagian peka cahaya pada mata disebut….

A.    Kornea                              C. Pupil

B.     Lensa                                 D. Retina

4.      Bagian mata yang berubah untuk memfokuskan benda-benda dekat atau jauh adalah…

A.    Lensa digerakkan ke dalam atau keluar

B.     Retina digerakkan ke dalam atau keluar

C.     Pupil digerakkan ke dalam atau keluar

D.    Lensa lebih cembung atau lebih pipih.

5.      Mata manusia memiliki daya akomodasi. Ini adalah daya untuk…

A.    Mengubah diameter pupil sesuai dengan perubahan kuat cahaya.

B.     Membedakan cahaya dari berbagai warna berbeda

C.     Memfokuskan benda-benda pada jarak-jarak berbeda

D.    Melihat deretan gambar-gambar sebagai sebuah gambar hidup

6.      Mata rabun jauh (miopi)….

A.    Dapat memfokuskan benda-benda dekat tetapi tidak untuk benda-benda jauh

B.     Memerlukan kacamata lensa konvergen untuk koreksi

C.     Memiliki bola mata yang sedikit lebih dalam dari pada mata normal.

D.    Dapat membentuk suatu bayangan tajam pada retina ketika melihat benda-benda jauh.

7.      Penderita rabun dekat dapat ditolong oleh lensa berbentuk…

 1              2          3                 4          5

A.    1 atau 2                             C. 5 atau 3

B.     2 atau 4                             D. 3 atau 1

8.      Seorang penderita miopi tidak mempu melihat dengan jelas benda yang terletak lebih dari 50 cm dari matanya. Kacamata yang dibutuhkannya untuk melihat benda jauh harus mempunyai kekuatan sebesar…

A.    -4 dioptri                           C. +4 dioptri

B.      -2 dioptri                          D. +2 dioptri

9.      Bayangan akhir yang dihasilkan mikroskop adalah…

A.    Maya, terbalik, dan lebih besar

B.     Maya, terbalik, dan lebih kecil

C.     Nyata, terbalik, dan lebih besar

D.    Nyata, terbalik, dan lebih kecil

10.  Prinsip kerja teleskop adalah…

A.    Lensa objektif membentuk bayangan nyata dan lensa okuler juga membentuk bayangan nyata.

B.     Lensa objektif membentuk bayangan maya, dan lensa okuler membentuk banyangan nyata.

C.     Lensa objektif membentuk bayangan nyata dan lensa okuler berfungsi sebagai lup

D.    Lensa objektif dan okuler ditempatkan sejajar dan kedua-duanya berfungsi sebagai lup.

11.  Perbedaan mendasar periskop dan alat optic lainnya terletak pada adanya…

A.    Sepasang prisma siku-siku

B.     Lensa cekung sebagai okuler

C.     Sepasang lensa cembung

D.    Sepasang lensa cekung

12.  Pernyataan dibawah ini yang menyatakan sebuah kamera sederhana sangat berbeda dengan mata normal adalah…

A.    Banyak cahaya yang masuk diatur oleh sebuah diafragma

B.     Terbentuk sebuah bayangan terbalik diperkecil

C.     Sebuah bayangan dibentuk pada permukaan yang peka cahaya

D.    Kamera dapat diatur untuk benda-benda dekat dan jauh dengan mengubah posisi lensa.

13.  Objektif sebuah mikroskop berupa lensa cembung dengan jarak focus f. benda yang diteliti dengan mikroskop itu harus ditempatkan dibawah objektif pada jarak yang…

A.    Lebih besar dari f

B.     Sama dengan f

C.     Terletak antara f dan 2f

D.    Lebih besar dari 2f

14.  Seorang kakek dapat membaca buku dengan baik jika tulisan yang dibaca terletak pada jarak 40 cm. setelah memakai kacamata, ia dapat membaca dengan baik pada jarak 25 cm. berapa jarak focus kacamatanya?

A.     cm                                 C.  cm

B.      cm                                 D.  cm

15.  Sebuah teropong bintang memiliki lensa objektif dengan jarak focus 150 cm dan lensa okuler dengan jarak focus 10 cm. teropong ini digunakan untuk melihat benda-benda langit yang sangat jauh. Berapa panjang dan perbesaran teropong….

A.    160 cm dan 15 kali

B.     150 cm dan 20 kali

C.     170 cm dan 10 kali

D.    155 cm dan 17 kali.

II.    Essai

Kerjakan soal-soal berikut dibuku latihanmu.

1.     Seorang penderita rabun jauh memiliki titik jauh 75 cm. jika ia ingin melihat benda sangat jauh dengan jelas, berapa kekuatan lensa kacamata yang herus digunakan.?

2.      Seorang miopi memakai kacamata -2,0 dioptri. Berapakah jarak titik jauh orang tersebut?

3.      Lukislah diagram sinar pembentukan bayangan pada lup.

a.       Untuk mata berakomodasi maksimum

b.      Untuk mata tidak berakomodasi

4.      Sebutkan hal-hal yang kamu ketahui tentang pembendahan mikro?

5.  Panjang sebuah teropong bintang adalah 210 cm dan memiliki lensa objektif dengan kekuatan  
    dioptri. Hitung :

a.       Kekuatan lensa okuler

b.      Perbesaran teropong.

*Selamat belajar, semoga apa yang disampaikan tadi dapat bermanfaat bagi kita semua…..*

Semangat….*^_^*….